模擬電路常用元器件

模擬電路常用元器件第1頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五第2頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五1948年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的沃爾特.布拉登和約翰.巴丁發(fā)明了世界上第一個(gè)點(diǎn)觸式晶體管。第3頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五1956年，貝爾實(shí)驗(yàn)室的這三個(gè)人因此而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。第4頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五第5頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五第6頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五第7頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五第8頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五第9頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五第10頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五第11頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五第12頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五第13頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五2.1普通半導(dǎo)體二極管

有一種物質(zhì)，其導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間，如硅、鍺、砷化鎵等，當(dāng)這些物質(zhì)原有特征未改變時(shí)被稱為本征半導(dǎo)體。它們的導(dǎo)電能力都很弱，并與環(huán)境溫度、光強(qiáng)有很大關(guān)系。

2.1.1結(jié)構(gòu)類型及符號第14頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五

當(dāng)摻入少量其它元素后，如硼、磷等，就形成了所謂的雜質(zhì)半導(dǎo)體，其導(dǎo)電能力會有很大提高。

根據(jù)摻入元素的不同，雜質(zhì)半導(dǎo)體可分P型和N型兩種。

P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體結(jié)合后，在它們之間會形成一塊導(dǎo)電能力極弱的區(qū)域，俗稱PN結(jié)。這個(gè)PN結(jié)有一個(gè)非常重要的性質(zhì)，即單向?qū)щ娦浴５?5頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五當(dāng)PN結(jié)正向偏置，即P型半導(dǎo)體接電源的正極，N型半導(dǎo)體接電源的負(fù)極，PN結(jié)變薄，流過的電流較大，呈導(dǎo)通狀態(tài)；當(dāng)PN結(jié)反向偏置，即P型半導(dǎo)體接電源的負(fù)極，N型半導(dǎo)體接電源的正極，PN結(jié)變厚，流過的電流很小，呈截止?fàn)顟B(tài)。第16頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五基于PN結(jié)，從而生產(chǎn)出了半導(dǎo)體二極管，以后簡稱二極管。第17頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五2.1.2伏安特性二極管的伏安特性

其中，u和i分別為二極管的端電壓和流過的電流，IS為二極管的反向飽和電流，UT為絕對溫度T下的電壓當(dāng)量，常溫下，即T=300K時(shí)UT≈26mV。仿真第18頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五第19頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五1.正向特性對應(yīng)于圖中的ab段和bc段。ab段:正向電壓只有零點(diǎn)幾伏，但電流相對來說卻很大，且隨電壓的改變有較大的變化，或者說管子的正向靜態(tài)動態(tài)電阻都很小，呈正向?qū)顟B(tài)。此時(shí)的電壓稱導(dǎo)通電壓，用Uon表示，硅管0.6V左右，鍺管0.2V左右。第20頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五bc段:電流幾乎為零，管子相當(dāng)于一個(gè)大電阻，呈正向截止?fàn)顟B(tài)，好象有一個(gè)門坎。硅管的門坎電壓Uth（又稱開電壓或死區(qū)電壓）約為0.5V，鍺管約為0.1V。第21頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五2.反向特性對應(yīng)于圖中的cd段和de段。

cd段:反向電壓增加，管子很快進(jìn)入飽和狀態(tài)，但反向飽和電流很小，管子相當(dāng)于一個(gè)大電阻，呈反向截止?fàn)顟B(tài)一般硅管的反向飽和電流IR要比鍺小得多。溫度升高時(shí)，反向飽和電流會急劇增加。de段:反向電流急劇增加，呈反向擊穿狀態(tài)。第22頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五2.1.2主要參數(shù)

(1)最大整流電流IF是指二極管長期運(yùn)行時(shí)，允許通過的最大正向平均電流。例如，2AP1最大整流電流為16mA。(2)反向擊穿電壓U（BR）是指二極管反向擊穿時(shí)的電壓值。擊穿時(shí)，反向電流急劇增加，單向?qū)щ娦员黄茐?，甚至因過熱而燒壞。一般手冊上給出的最高反向工作電壓約為擊穿電壓的一半，以確保管子安全運(yùn)行。例如，2AP1最高反向工作電壓規(guī)定為20V，而反向擊穿電壓實(shí)際上大于40V。第23頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五(3)反向電流IR是指二極管未擊穿時(shí)的反向電流。其值越小，管子的單向?qū)щ娦栽胶?。由于溫度增加，反向電流急劇增加，所以使用二極管時(shí)要注意溫度的影響。(4)極間電容C是指二極管陽極與陰極之間的電容。其值越小，管子的頻率特性越好。在高頻運(yùn)行時(shí)，必須考慮極間電容對電路的響。第24頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五2.2特殊半導(dǎo)體二極管

2.2.1穩(wěn)壓二極管

穩(wěn)壓二極管簡稱穩(wěn)壓管，是一種用硅材料和特殊工藝制造出來的面接觸型二極管。第25頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五1.穩(wěn)壓管的伏安特性與普通二極管相比，主要差異在于反向擊穿時(shí)，特性曲線更陡（幾乎平行于縱軸），且反向擊穿是可逆的，即反向電流在一定的范圍內(nèi)管子就不會損壞。第26頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五第27頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五2.穩(wěn)壓管的主要參數(shù)

（1）穩(wěn)壓電壓UZ：UZ是在規(guī)定電流下穩(wěn)壓管的反向擊穿電壓。由于半導(dǎo)體器件參數(shù)的分散性，同一型號的穩(wěn)壓管的存在一定差別。例如，型號為2CW11的穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓電壓為3.2~4.5V。但就某一只管子而言，UZ應(yīng)為確定值。第28頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五（2）穩(wěn)定電流IZ：IZ是穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的參考電流，電流低于此值時(shí)穩(wěn)壓效果變壞，甚至根本不穩(wěn)壓，故也常將IZ記作IZmin。只要不超過穩(wěn)壓管的額定功率，電流愈大，穩(wěn)壓效果愈好。第29頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五（3）額定功耗PZM：PZM等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ與最大穩(wěn)定電流IZM（或記作IZmax）的乘積。穩(wěn)壓管的功耗超過此值使，會因PN結(jié)溫升過高而損壞。對于一只具體的穩(wěn)壓管，可以通過其PZM的值，求出的IZM值。第30頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五

（4）動態(tài)電阻rZ：rZ是穩(wěn)壓管工作在穩(wěn)壓區(qū)時(shí)，端電壓變化量與其電流的變化量之比，即rZ=ΔUZ/ΔI。rZ愈小，電流變化時(shí)UZ的變化愈小，即穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓特性愈好。對于不同型號的管子，rZ將不同，從幾歐到幾十歐；對于同一只管子，工作電流愈大，rZ愈小。

第31頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五

（5）溫度系數(shù)α：α表示溫度每變化1℃穩(wěn)壓值的變化量，即α=ΔUZ/ΔT。穩(wěn)壓電壓小于4V的管子具有負(fù)溫度系數(shù)，即溫度升高時(shí)穩(wěn)定電壓值下降；穩(wěn)壓電壓大于7V的管子具有正溫度系數(shù)，即溫度升高時(shí)穩(wěn)定電壓值上升；而穩(wěn)定電壓在4~7V之間的管子，溫度系數(shù)非常小，近似為零。

第32頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五由于穩(wěn)壓管的反向電流小于IZmin時(shí)不穩(wěn)壓，大于IZmax時(shí)會因超過額定功耗而損壞，所以在穩(wěn)壓管電路中必須串聯(lián)一個(gè)電阻來限制電流，從而保證穩(wěn)壓管正常工作，故稱這個(gè)電阻為限流電阻。只有在限流電阻取值合適時(shí)，穩(wěn)壓管才能安全地工作在穩(wěn)壓狀態(tài)。第33頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五2.2.2變?nèi)荻O管

二極管結(jié)電容的大小除了與本身結(jié)構(gòu)和工藝有關(guān)外，還與外加電壓有關(guān)。結(jié)電容隨反向電壓的增加而減少，這種效應(yīng)顯著的二極管稱為變?nèi)荻O管。不同型號的管子，其電容最大值可能是5~300pF。最大電容與最小電容之比約為5∶1。變?nèi)荻O管在高頻技術(shù)中應(yīng)用較多。第34頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五第35頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五2.2.3光電二極管

光電二極管的結(jié)構(gòu)與PN結(jié)二極管類似，但在它的PN結(jié)處，通過管殼上的一個(gè)玻璃窗口能接收外部的光照。這種器件的PN結(jié)在反向偏置狀態(tài)下運(yùn)行，它的反向電流隨光照強(qiáng)度的增加而上升。其主要特點(diǎn)是:它的反向電流與照度成正比，靈敏度的典型值為0.1μA/lx數(shù)量級。第36頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五光電二極管可用來作為光的測量，是將光信號轉(zhuǎn)換為電信號的常用器件。第37頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五2.2.4發(fā)光二極管

發(fā)光二極管通常用元素周期表中Ⅲ、Ⅴ族元素的化合物，如砷化鎵，磷化鎵等制成的。當(dāng)這種管子通以電流時(shí)將發(fā)出光來。光譜范圍是比較窄的，其波長由所使用的基本材料而定。發(fā)光二極管常用來作為顯示器件，除單個(gè)使用外，也常作成七段式或矩陣式器件，工作電流一般為幾個(gè)毫安至十幾毫安之間。第38頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五第39頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五2.2.5激光二極管

第40頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五半導(dǎo)體激光二極管的工作原理，理論上與氣體激光器相同。但氣體激光器所發(fā)射的是可見光，而激光二極管發(fā)射的主要是紅外線。激光二極管在小功率光電設(shè)備中得到廣泛的應(yīng)用。如計(jì)算機(jī)上的光盤驅(qū)動器，激光打印機(jī)中的打印頭等。第41頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五2.3半導(dǎo)體三極管半導(dǎo)體三極管（BJT），以后簡稱三極管，是通過一定的工藝，將兩個(gè)PN結(jié)結(jié)合在一起的器件。由于PN結(jié)之間的相互影響，使半導(dǎo)體三極管表現(xiàn)出不同于單個(gè)PN結(jié)的特性而具有電流控制作用，從而使PN結(jié)的應(yīng)用發(fā)生了質(zhì)的飛躍。第42頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五2.3.1結(jié)構(gòu)類型符號三極管的種類很多它都有三個(gè)電極，分別叫做發(fā)射極e、基極b和集電極c。按頻率分，有高頻管、低頻管；按功率分，有大、中、小功率管；按材料分，有硅管、鍺管。第43頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五在發(fā)射極和基極之間形成的PN結(jié)叫發(fā)射結(jié)，在集電極和基極之間形成的PN結(jié)叫集電結(jié)。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，三極管有NPN型和PNP型兩種。

第44頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五2.3.2特性曲線1.輸入特性

仿真第45頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五當(dāng)uBE較小時(shí)，iB幾乎為0，這段常被稱為死區(qū)，所對應(yīng)的電壓被稱為死區(qū)電壓（又稱門坎電壓），用Uth表示，硅管約0.5V。當(dāng)uBE＞0.5V以后，iB增加越來越快。另外，隨著uCE的增加，曲線右移，uCE愈大右移幅度愈小，uCE＞1V以后曲線基本重合。由于實(shí)際使用時(shí)，uCE總是大于1V，所以常將uCE=1V的輸入特性曲線作為三極管電路的分析依據(jù)。第46頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五2.輸出特性

仿真第47頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五（1）輸出特性的起始部分很陡，uCE略有增加時(shí)，iC增加很快。（2）當(dāng)uCE超過一定數(shù)值（約1V）后，特性曲線變得比較平坦。曲線的平坦部分，各條曲線的分布比較均勻且相互平行，并隨著uCE的增加略略向上傾斜。第48頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五在電路中有三種工作狀態(tài)，分別對應(yīng)于圖中標(biāo)注的三個(gè)工作區(qū)域：

（1）放大區(qū)其特征是iC幾乎僅僅決定于iB，或者說iB對iC具有控制作用。條件是三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置且結(jié)電壓大于開啟電壓Uth；集電結(jié)反向偏置。（2）截止區(qū)其特征是iB和iC幾乎為零。條件是三極管的發(fā)射結(jié)反向偏置或者正向偏置但結(jié)電壓小于開啟電壓Uth；集電結(jié)反向偏置。（3）飽和區(qū)其特征是三極管三個(gè)極間的電壓均很小，iC不僅與iB有關(guān)，還與uCE有關(guān)。條件是三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置且結(jié)電壓大于開啟電壓Uth；集電結(jié)正向偏置。第49頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五三極管工作在放大狀態(tài)，具有電流控制作用，利用它可以組成放大電路；工作在截止和飽和狀態(tài)，具有開關(guān)作用，利用它可以組成開關(guān)電路。對于鍺三極管，其輸入特性與硅管相比，死區(qū)電壓較小，一般只有0.2V左右；其輸出特性，初始上升部分較陡，但集電極-發(fā)射極間反向飽和電流（又稱穿透電流）ICEO較大。第50頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五2.3.3主要參數(shù)1.電流放大系數(shù)直流電流放大系數(shù)

交流電流放大系數(shù)

第51頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五

在恒流特性比較好，曲線間距均勻，并且工作于這一區(qū)域時(shí)，才可以認(rèn)為和是基本不變的，此時(shí)和幾乎相等，通?？梢曰煊谩?/p>

由于制造工藝的分散性，即使同型號的管子，它的值也有差異，常用的三極管的值通常在10~100之間。值太小放大作用差，但太大也易使管子性能不穩(wěn)定。

第52頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五(1)集電極-基極反向飽和電流ICBO

集電極-基極反向飽和電流ICBO表示發(fā)射極開路，c、b間加上一定反向電壓時(shí)的反向電流。在一定溫度下，這個(gè)反向電流基本上是常數(shù)，所以稱為反向飽和電流。一般ICBO的值很小，小功率硅管的ICBO小于1μA，而小功率鍺管的ICBO約為10μA。因ICBO是隨溫度增加而增加的，因此在溫度變化范圍大的工作環(huán)境應(yīng)選用硅管。

2.極間反向電流第53頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五測量ICBO的電路:第54頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五(2)集電極-發(fā)射極反向飽和電流ICEO

集電極-發(fā)射極反向飽和電流ICEO，又叫穿透電流，表示基極開路，c、e間加上一定反向電壓時(shí)的集電極電流。ICEO測量電路:ICB0和ICEO的關(guān)系:ICEO=（1+β）ICB0

第55頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五3.極限參數(shù)

(1)集電極最大允許電流ICM

ICM是指三極管的參數(shù)變化不超過允許值時(shí)集電極允許的最大電流。當(dāng)電流超過ICM時(shí)，管子性能將顯著下降，甚至有可能燒壞管子。

第56頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五(2)集電極最大允許功率損耗PCMPCM表示集電結(jié)上允許損耗功率的最大值。超過此值就會使管子性能變壞或燒毀。因?yàn)榧姌O損耗的功率

PCM=iCuCE

由此式可在輸出特性上畫出管子的允許功率損耗線，如圖3.13所示。PCM值與環(huán)境溫度有關(guān)，溫度愈高，則PCM值愈小。因此三極管在使用時(shí)受到環(huán)境溫度的限制，硅管的上限溫度達(dá)150℃，而鍺管則低得多，約70℃。第57頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五對于大功率管，為了提高PCM，常采用加散熱裝置的辦法，手冊中給出的值是在常溫下測得的，對于大功率管則是在常溫下加規(guī)定尺寸的散熱片的情況下測得的。

第58頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五(3)反向擊穿電壓三極管的兩個(gè)PN結(jié)，如反向電壓超過規(guī)定值，也會發(fā)生擊穿，其擊穿原理和二極管類似，但三極管的擊穿電壓不僅與管子本身特性有關(guān)，而且還取決于外部電路的接法，常用的有下列幾種：

①U（BR）EBO，即集電極開路時(shí)發(fā)射極-基極間的反向擊穿電壓。在放大狀態(tài)時(shí)，發(fā)射結(jié)是正偏的。而在某些場合，例如工作在大信號或者開關(guān)狀態(tài)時(shí)，發(fā)射結(jié)就有可能受到較大的反向電壓，所以要考慮發(fā)射結(jié)擊穿電壓的大小。U（BR）EBO就是發(fā)射結(jié)本身的擊穿電壓。第59頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五②U（BR）CBO，即發(fā)射極開路時(shí)集電極-基極間的反向擊穿電壓。其數(shù)值一般較高。③U（BR）CEO，即基極開路時(shí)集電極-發(fā)射極間的反向擊穿電壓。這個(gè)電壓的大小與三極管的穿透電流ICEO直接相聯(lián)系，當(dāng)管子的UCE增加時(shí)，ICEO明顯增大，導(dǎo)致集電結(jié)擊穿。

總之，在極限參數(shù)ICM、PCM和U（BR）CEO的限制下，三極管的安全工作區(qū)圖所示。

第60頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五2.4場效應(yīng)管

場效應(yīng)管（FET）是一種利用電場效應(yīng)來控制其電流大小的半導(dǎo)體器件，于20世紀(jì)60年代面世。它不僅體積小、質(zhì)量輕、耗電省、壽命長，而且還具有輸入阻抗高、噪聲低、熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強(qiáng)和制造工藝簡單等特點(diǎn)，在大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路中已得到了廣泛的應(yīng)用。第61頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五2.4.1結(jié)構(gòu)類型與符號

場效應(yīng)管有結(jié)型和絕緣柵型兩種結(jié)構(gòu)，與晶體三極管e、b和c相對應(yīng)，也有三個(gè)電極，它們分別是源極s、柵極g和漏極d。

結(jié)型場效應(yīng)管（JFET）按源極和漏極之間的導(dǎo)電溝道又分為N型和P型兩種。

第62頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五絕緣柵場效應(yīng)管（IGFET）的源極、漏極與柵極之間常用SiO2絕緣層隔離，柵極常用金屬鋁，故又稱MOS管。與JFET相同，MOS管也有N型和P型兩種導(dǎo)電溝道，且每種導(dǎo)電溝道又分為增強(qiáng)型和耗盡型兩種，因此MOS管有四種類型：N溝道增強(qiáng)型、N溝道耗盡型、P溝道增強(qiáng)型和P溝道耗盡型。B為襯底。第63頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五第64頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五2.4.2主要參數(shù)1.靜態(tài)參數(shù)（1）開啟電壓UGS（th）：UGS（th）是uDS為一常數(shù)（如10V）時(shí)，使iD大于零的最小︱uGS︱值。手冊中給出的是在ID為規(guī)定的微小電流（如5μA）時(shí)的uGS。UGS（th）是增強(qiáng)型MOS管的參數(shù)。

（2）夾斷電壓UGS（off）：與開啟電壓相類似，UGS（off）是uDS為一常數(shù)（如10V）時(shí)，使iD大于零的最小uGS值。手冊中給出的是在ID為規(guī)定的微小電流（如5μA）時(shí)的uGS。UGS（th）是JFET和耗盡型MOS管的參數(shù)。第65頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五（3）飽和漏極電流IDSS：在uGS=0情況下，當(dāng)uDS＞︱UGS（off︱時(shí)的漏極電流。（4）直流輸入電阻RGS（DC）：RGS（DC）等于柵-源電壓與柵極電流之比。JFET的RGS（DC）大于107Ω，而MOS管的RGS（DC）大于109Ω。手冊中一般只給出柵極電流的大小。第66頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五2.動態(tài)參數(shù)（1）低頻跨導(dǎo)gm：gm是在uDS一定的情況下，iD的微小變化△iD與引起這個(gè)變化的uGS的微小變化△uGS的比值。

gm反映了uGS對iD控制作用的強(qiáng)弱，是用來表征FET放大能力的一個(gè)重要參數(shù)，單位與導(dǎo)納單位一樣。一般在0.1~10mS范圍內(nèi)，特殊的可達(dá)100mS，甚至更高。值得注意的是，gm與FET的工作狀態(tài)密切相關(guān)，在FET不同的工作點(diǎn)上有不同的gm值。第67頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五（2）極間電容：FET的三個(gè)極之間均存在極間電容。通常，柵-源電容CGS和柵-漏電容CGD約為1~3pF，漏-源電容CDS約為0.1~1Pf。雖然都很小，但在高頻情況下對電路的影響可能很大。第68頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五3.極限參數(shù)

（1）最大漏極電流IDM：IDM是FET在正常工作時(shí)漏極電流的上限值。

（2）漏-源擊穿電壓U（BR）DS：增加uDS，F(xiàn)ET進(jìn)入擊穿狀態(tài)（iD驟然增大）時(shí)的uDS被稱為漏-源擊穿電壓U（BR）DS。第69頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五（3）柵-源擊穿電壓U（BR）GS：使得JFET柵極與導(dǎo)電溝道間PN結(jié)反向擊穿，以及使得MOS管絕緣層擊穿或者柵極與導(dǎo)電溝道間PN結(jié)反向擊穿的電壓被稱為柵-源擊穿電壓U（BR）GS。

（4）最大耗散功率PDM：PDM決定于FET允許的溫升。

第70頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五2.4.3特性曲線1.輸出特性曲線通常，可將場效應(yīng)管的工作劃分為四個(gè)區(qū)域:

第71頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五

（1）可變電阻區(qū)：圖中的虛線為臨界夾斷（又稱預(yù)夾斷）軌跡，它是各條曲線上使uDS=uGS-UGS(off)

的點(diǎn)連接而成的。預(yù)夾斷軌跡的左邊區(qū)域中，曲線近似為不同斜率的直線。當(dāng)uGS確定后，直線的斜率也被確定，斜率的倒數(shù)就是漏-源間的等效電阻。因此，在此區(qū)域中，可以通過改變uGS（壓控方式）來改變漏-源電阻，故稱此區(qū)域?yàn)榭勺冸娮鑵^(qū)。第72頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五

（2）線性放大區(qū)（又稱恒流區(qū)或飽和區(qū)）：預(yù)夾斷軌跡的右邊有一塊區(qū)域，iD幾乎不再隨著uDS的增加而增加，故稱此區(qū)域?yàn)楹懔鲄^(qū)或飽和區(qū)。由于此區(qū)域可以通過改變uGS（壓控方式）來改變iD，進(jìn)一步可組成放大電路以實(shí)現(xiàn)電壓和功率的放大，故又稱此區(qū)域?yàn)榫€性放大區(qū)。第73頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五（3）擊穿區(qū)：uDS增加到一定數(shù)值后，iD會驟然增加，管子被擊穿，因此在線性放大區(qū)的右邊就是擊穿區(qū)。

（4）夾斷區(qū)：當(dāng)uGS＜UGS(off)時(shí)，導(dǎo)電溝道被夾斷，iD幾乎為零，即圖中靠近橫軸的部分，稱為夾斷區(qū)。

第74頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五2.轉(zhuǎn)移特性曲線第75頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五轉(zhuǎn)移特性曲線與輸出特性曲線有嚴(yán)格的對應(yīng)關(guān)系。當(dāng)場效應(yīng)管工作在可變電阻區(qū)時(shí)，轉(zhuǎn)移特性曲線差異性很大。但當(dāng)FET工作在線性放大區(qū)時(shí)，由于輸出特性曲線可近似為橫軸的一組平行線，所以可用一條轉(zhuǎn)移特性曲線代替線性放大區(qū)的所有曲線，且這條曲線可近似表示為需要指出的是，以上介紹的只是N溝道JFET的特性曲線，不過場效應(yīng)管其它類型的特性曲線與其相似，為便于比較，特將其符號和特性曲線列于下表中。

第76頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五各種場效應(yīng)管特性的比較:

第77頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五第78頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五2.4.4場效應(yīng)管與三極管的比較

（1）場效應(yīng)管用柵-源電壓uGS控制漏極電流iD，柵極電流幾乎為零；三極管用基極電流控制集電極電流，基極電流不為零。因此，要求輸入電阻高的電路應(yīng)選用場效應(yīng)管；若信號源可以提供一定電流，可選用三極管。

（2）場效應(yīng)管比三極管的溫度穩(wěn)定性好，抗輻射能力強(qiáng)。在環(huán)境條件變化很大的情況下應(yīng)選用場效應(yīng)管。

第79頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五（3）場效應(yīng)管的噪聲系數(shù)很小，低噪聲放大器的輸入級及信噪比較高的電路選用場效應(yīng)管，當(dāng)然也可選用特制的低噪聲三極管。（4）場效應(yīng)管的漏極和源極可以互換使用（除非產(chǎn)品封裝時(shí)已將襯底與源極連在一起），互換后特性變化不大；三極管的發(fā)射極與集電極互換后特性差異很大，除了特殊需要一般不能互換。

第80頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五（5）場效應(yīng)管比三極管的種類多，特別是耗盡型MOS管，柵-源電壓uGS可正可負(fù)，也可以是零。因此，場效應(yīng)管在組成電路時(shí)比三極管有更大的靈活性。（6）場效應(yīng)管和三極管均可用于放大電路和開關(guān)電路，它們構(gòu)成了品種繁多的集成電路。但由于場效應(yīng)管集成工藝簡單，且具有耗電少、工作電源電壓范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，所以已被大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路更為廣泛地應(yīng)用。

第81頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五可見，在許多性能上，場效應(yīng)管都比三極管優(yōu)越。但是，在使用場效應(yīng)管時(shí)，還須特別注意以下幾點(diǎn)：

（1）在MOS管中，有的產(chǎn)品將襯底引出，使用時(shí)一般將P溝道管的襯底接高電位，N溝道管的襯底接低電位。但在某些特殊電路中，當(dāng)源極的電位很高或很低時(shí)，為了減輕源襯間電壓對管子性能的影響，可將源極與襯底連接在一起。第82頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五（2）一般場效應(yīng)管的柵源電壓不能接反，結(jié)型場效應(yīng)管可以在開路狀態(tài)下保存，但MOS管由于輸入電阻極高，不使用時(shí)須將各電極短路，以免外電場作用損壞管子。（3）焊接時(shí)，電烙鐵必須有外接地線，以屏蔽交流電場，特別是MOS管最好斷電后再焊接。第83頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五2.5模擬集成器件

2.5.1集成運(yùn)算放大器

集成運(yùn)算放大器是一種高電壓增益、高輸入電阻和低輸出電阻的模擬集成電路，簡稱集成運(yùn)放，它有同相輸入和反相輸入兩個(gè)輸入端，一個(gè)輸出端。有圓殼式和雙列直插式兩種。第84頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五第85頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五

它的類型很多，內(nèi)部的電路組成各不相同，外部的特性也有很大差異。除了通用的高增益型外，還有性能更優(yōu)良并具有特殊功能的專用型，常用的有：高輸入阻抗型（如LF356）、低漂移高精度型（如AD508）、高速型（如AD9618）、低功耗型（如ICL7600）、高壓大功率型（如LM143）、程控型（如LM4250）等。

第86頁，共93頁，2023年，2月20日，星期五

高輸入阻抗型主要用于生物醫(yī)學(xué)電信號的精密測量放大、有源濾波、采樣保持、對數(shù)和反對數(shù)運(yùn)算、A/D和D/A轉(zhuǎn)換等電路中；低漂移高精度型主要用于毫伏量級或更低的微弱信號的精密檢測、精密模擬計(jì)算、高精度穩(wěn)壓電源和自動控制儀表中；高速型主要用于快速A/D和D/A轉(zhuǎn)換、有源濾波、高速采樣保持、鎖